Астрофизики исследовали ультраяркие источники рентгеновского излучения

Астрофизики из Национального института астрофизики Cagliari Observatory в Италии с помощью телескопа NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) впервые измерили ультраяркий источник рентгеновского излучения.

Эти объекты производят около 10 миллионов раз больше энергии, чем Солнце, и являются более яркими, чем предсказывает теория ограничения Эддингтона, которая устанавливает предел яркости объекта на основе его массы. Исследователи подтвердили гипотезу, что сильные магнитные поля, присущие ультраярким источникам рентгеновского излучения, могут оправдать превышение предела Эддингтона.

Ультраяркие источники рентгеновского излучения (ULX) превышают предел Эддингтона на 100-500 раз, что озадачивает ученых. Если объект излучает достаточно много света на квадратный фут, то фотоны начинают оказывать внешнее давление на объект, превышающее внутреннее давление гравитации. Когда это происходит, объект достигает предела Эддингтона, а свет от него теоретически отталкивает газ или другой материал, падающий на него.

Ранее ученые думали, что ULX должны быть черными дырами, окруженными яркими кофрами из газа. Но в 2014 году данные NuSTAR показали, что ULX под названием M82 X-2 на самом деле является менее массивным объектом, называемым нейтронной звездой. Нейтронные звезды образуются, когда звезда умирает и коллапсирует, упаковывая более массу, чем у нашего Солнца, в область, не намного большую, чем средний город. Эта невероятная плотность создает гравитационное притяжение на поверхности нейтронной звезды, примерно в 100 триллионов раз сильнее, чем на поверхности Земли.

Недавнее исследование подтвердило, что ULX M82 X-2 превышает предел Эддингтона и поглощает около 9 миллиардов триллионов тонн материала в год с соседней звезды, что составляет примерно полтора массы Земли. Ученые могут оценить, насколько ярким должен быть ULX, зная количество материала, падающего на поверхность нейтронной звезды, и их расчеты соответствуют независимым измерениям его яркости.

Если ученые смогут подтвердить яркость большего количества ULX, они могут опровергнуть гипотезу, объясняющую яркость этих объектов без превышения предела Эддингтона. Гипотеза, основанная на наблюдениях других космических объектов, утверждает, что ветры формируют пустой конус вокруг источника света, концентрируя большую часть излучения в одном направлении. Если этот конус направлен прямо на Землю, он может создать своего рода оптическую иллюзию, заставляя ULX ложно выглядеть ярче, чем предел Эддингтона.

Новые наблюдения подтверждают, что сильные магнитные поля, присущие ULX, искажают атомы в элонгированные, нитевидные формы, что уменьшает способность фотонов отталкивать атомы и в конечном итоге увеличивает максимально возможную яркость объекта.